לסיליקון קרביד ולסיליקון ניטריד יכולת הרטבה ירודה עם מתכת מותכת. מלבד חדירתם של מגנזיום, ניקל, סגסוגת כרום ופלדת אל חלד, אין להם יכולת הרטבה למתכות אחרות, ולכן יש להם עמידות מצוינת בפני קורוזיה והם נמצאים בשימוש נרחב בתעשיית האלקטרוליזה של אלומיניום.
במאמר זה, נחקרה עמידות בפני קורוזיה של סיליקון קרביד R-SiC מחדש וסיליקון ניטריד מלוכדות סיליקון קרביד Si3N4-SiC בהמסות סגסוגת Al-Si במחזור חם ממספר קווי רוחב.
על פי נתוני הניסוי של 9 פעמים של רכיבה תרמית של 1080 שעות בהתכה של סגסוגת אלומיניום-סיליקון ב-495°C ~ 620°C, התקבלו תוצאות הניתוח הבאות.
דגימות R-SiC ו-Si3N4-SiC עלו עם זמן הקורוזיה וקצב הקורוזיה ירד. קצב הקורוזיה תואם את הקשר הלוגריתמי של הנחתה. (איור 1)
לפי ניתוח ספקטרום האנרגיה, לדגימות R-SiC ו-Si3N4-SiC עצמן אין אלומיניום-סיליקון; בתבנית XRD, כמות מסוימת של שיא אלומיניום-סיליקון היא סגסוגת אלומיניום-סיליקון שארית פני השטח. (איור 2 – איור 5)
באמצעות ניתוח SEM, ככל שזמן הקורוזיה גדל, המבנה הכולל של דגימות R-SiC ו-Si3N4-SiC רופף, אך אין נזק ברור. (איור 6 – איור 7)
מתח הפנים σs/l>σs/g של הממשק בין נוזל האלומיניום לקרמיקה, זווית ההרטבה θ בין הממשקים היא מעל 90° והממשק בין נוזל האלומיניום לחומר הקרמי של היריעות אינו רטוב.
לכן, החומרים R-SiC ו-Si3N4-SiC מצוינים בעמידות בפני קורוזיה כנגד נמס סיליקון אלומיניום ויש להם הבדל קטן. עם זאת, העלות של חומרי Si3N4-SiC נמוכה יחסית ומיושמת בהצלחה במשך שנים רבות.
זמן פרסום: 17 בדצמבר 2018